[發明專利]一種利用多符號間導頻進行聯合整數頻偏估計方法及裝置

有效

• 申請號: 201710582782.8
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107426123B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 熊軍
• 申請（專利權）人: 西安宇飛電子技術有限公司
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00;H04L27/26
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 宋林清

本發明涉及一種利用多符號間導頻進行聯合整數頻偏估計方法及裝置，所述方法包括以下步驟：系統完成同步，以確定每一個OFDM符號的循環前綴CP位置；在時域上通過前綴循環CP計算小數頻偏，并修正接收信號中的小數頻偏；在頻域，計算本地導頻子載波與不同起始位置的接收子載波共軛相乘得到序列信號，相鄰所述序列信號自相關共軛相乘得到自相關序列，所述自相關序列求和，得到最大似然自相關值；根據多符號的最大似然自相關值確定導頻索引的初始位置；接收端導頻位置減去所述導頻索引的初始位置即整數頻偏，在頻域根據整數頻偏數值和方向提取所有子載波信息。本發明采用多符號間導頻聯合最大似然共軛相關進行整數頻偏估計，準確性大大提高。

技術領域

本發明涉及OFDM系統的多載波系統領域，尤其涉及一種利用多符號間導頻進行聯合整數頻偏估計方法及裝置。

背景技術

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多載波調制的一種。OFDM的基本原理是將高速的數據流分解為N個并行的低速數據流，在N個子載波上同時進行傳輸。這些在N子載波上同時傳輸的數據符號，構成一個OFDM符號，如圖1所示。OFDM符號既可以采用時域的方法產生，也可以使用頻域的方法產生。其中，時域的OFDM符號產生方法又稱為Conceptual OFDM符號產生方法，Conceptual OFDM符號產生方法如圖2所示，其中，ω_n是第n個子載波的頻率(rad/s)，1/T_u是QAM符號速率。子載波的頻譜是等間隔分布的，即子載波間隔是恒定的，定義如下：

而時域的OFDM符號產生方法可以應用于實際，又被稱為Practical OFDM符號產生方法，在實際應用中，OFDM符號可以通過使用IFFT數字信號處理來實現。在基帶，PracticalOFDM符號的產生方法如圖3所示，其中，a(mN+n)表示第n個子載波上調制的數據符號，其持續時間范圍是mT_ut≤(m+1)T_u。

OFDM系統需要精確的頻率同步與時間同步，其中時間同步的作用是確定OFDM符號邊界，并且提取出最佳的采樣時鐘，從而減少載波間干擾(ICI)和符號間干擾(ISI)造成的影響；頻率同步要求系統估計和校正接收信號的載波偏移。

頻率偏差主要由發射機與接收機之間晶振頻率偏差、多普勒偏移和相位噪聲引入。由于多載波系統相對于單載波系統來說，更靈敏于頻率偏差，所以多載波系統中頻率同步更為重要。載波頻率同步誤差造成接收信號在頻域的偏移。圖4為頻率誤差造成OFDM系統產生載波間干擾(ICI)的示意圖：(a)頻率誤差是子載波間隔的整數倍的情況，(b)頻率誤差不是載波間隔的整數倍的情況，如圖4所示，如果頻率誤差是子載波間隔的整數倍，則接收到的承載QAM信號的子載波頻譜將平移n個載波位置。子載波之間還是相互正交的，但OFDM信號的頻譜結構錯位，從而導致誤碼率等于0.5的嚴重錯誤。如果頻率誤差不是載波間隔的整數倍，則一個子載波的信號能量將分散到相鄰的兩個載波中，導致子載波喪失了正交性，引入了ICI，也會造成系統性能的下降。

在OFDM系統中，只有發送和接收的子載波完全一致，才能保證載波間的正交性，從而可以正確接收信號。任何頻率偏移必然導致ICI。實際系統中，由于本地時鐘源(如晶體振蕩器)不能精確的產生載波頻率，總要附著一些隨機相位調制信號。結果接收機產生的頻率不可能與發送端的頻率完全一致。對于單載波系統，相位噪聲和頻率偏移只是導致信噪比損失，而不會引入干擾。但對于多載波系統，卻會造成子載波間干擾(ICI)，因此OFDM系統對于載波偏移比單載波系統要敏感，必須采取措施消除頻率偏移。

因此，需要一種能夠消除OFDM系統的多載波系統中頻率偏移的利用多符號間導頻進行聯合整數頻偏估計方法及裝置。

發明內容